Байт-код
Байт-код (байтко́д; англ. bytecode , также иногда p-код, p-code от portable code ) — стандартное промежуточное представление, в которое может быть переведена компьютерная программа автоматическими средствами. По сравнению с исходным кодом, удобным для создания и чтения человеком, байт-код — это компактное представление программы, уже прошедшей синтаксический и семантический анализ. В нём в явном виде закодированы типы, области видимости и другие конструкции. С технической точки зрения байт-код представляет собой машинно-независимый код низкого уровня, генерируемый транслятором из исходного кода.
Многие современные языки программирования, особенно интерпретируемые, используют байт-код для облегчения и ускорения работы интерпретатора. Трансляция в байт-код является методом, промежуточным по эффективности между прямой интерпретацией и компиляцией в машинный код.
По форме байт-код похож на машинный код, но предназначен для исполнения не реальным процессором, а виртуальной машиной. В качестве виртуальной машины обычно выступает интерпретатор соответствующего языка программирования (иногда дополненный JIT- или AOT-компилятором). Спецификации байт-кода и исполняющих его виртуальных машин могут сильно различаться для разных языков: часто байт-код состоит из инструкций для стековой [en] виртуальной машины [1] , однако могут использоваться и регистровые [en] машины [2] [3] . Тем не менее, большинство инструкций байт-кода обычно эквивалентны одной или нескольким командам ассемблера.
Байт-код называется так, потому что длина каждого кода операции традиционно составляет один байт. Каждая инструкция обычно представляет собой однобайтовый код операции (от 0 до 255), за которым могут следовать различные параметры, например, номер регистра или адрес в памяти.
Oops something went wrong:
Промежуточный код
Байт-код или байтко́д (англ. byte-code ), иногда также используется термин псевдоко́д — машинно-независимый код низкого уровня, генерируемый транслятором и исполняемый интерпретатором. Большинство инструкций байт-кода эквивалентны одной или нескольким командам ассемблера. Трансляция в байт-код занимает промежуточное положение между компиляцией в машинный код и интерпретацией.
Байт-код называется так, потому что длина каждого кода операции — один байт, но длина кода команды различна. Каждая инструкция представляет собой однобайтовый код операции от 0 до 255, за которым следуют такие параметры, как регистры или адреса памяти. Это в типичном случае, но спецификация байт-кода значительно различается в языке.
Программа на байт-коде обычно выполняется интерпретатором байт-кода (обычно он называется виртуальной машиной, поскольку подобен компьютеру). Преимущество — в портируемости, т. е. один и тот же байт-код может исполняться на разных платформах и архитектурах. То же самое преимущество дают интерпретируемые языки. Однако, поскольку байт-код обычно менее абстрактный, более компактный и более «компьютерный», чем исходный код, эффективность байт-кода обычно выше, чем чистая интерпретация исходного кода, предназначенного для правки человеком. По этой причине многие современные интерпретируемые языки на самом деле транслируют в байт-код и запускают интерпретатор байт-кода. К таким языкам относятся PHP и JIT-компиляции. В стандарте открытых загрузчиков Open Firmware фирмы Sun Microsystems байт код представляет операторы языка Forth.
В то же время возможно создание процессоров, для которых данный байт-код является непосредственно машинным кодом (такие процессоры существуют, например, для Forth).
Также некоторый интерес представляет p-код (p-code), который похож на байт-код, но физически может быть менее лаконичным и сильно варьироваться по длине инструкции. Он работает на очень высоком уровне, например «напечатать строку» или «очистить экран». P-код повсеместно используется в СУБД и некоторых реализациях Паскаля.
Языки и среды программирования, использующие байткод
- Байткод виртуальной машиной Java (англ.Java Virtual Machine ).
- Lua
- Parrot
- Платформа Microsoft .NET использует Intermediate Language (IL), исполняемый с помощью Common Language Runtime (CLR). См. Управляемый код.
- Forth
Wikimedia Foundation . 2010 .
- Промежуточный заряд
- Промежуточный нейрон
3. Системы программирования
Интерпретаторы проводят анализ текста программы построчно и после нажатия Enter (переход к новой строке) сообщают об ошибке. Это огромное достоинство интерпретаторов, так как программисту не нужно пытаться найти ошибку во всём тексте программы. Минус — программы выполняются медленнее.
Компиляторы переводят всю написанную программу полностью. Плюс — быстрее скорость выполнения, минус — в случае ошибки приходится находить проблему вручную.
Программы разрабатывают на языках программирования.
Язык программирования — формальный язык, который предназначен для разработки программ.
Первые языки программирования были машинно-ориентированные, после создания языков высокого уровня их стали делить по области применения.
Классификация языков программирования
| Языки для обучения программированию | Бейсик, Pascal, Logo, Python, КуМир |
| Языки для написания интернет-сайтов | PHP, JavaScript, Python |
| Профессиональные языки | Java, C, C\(++\), C#, Delphi, Lazarus |
Любая система программирования имеет ряд динамически подключаемых библиотек. Разберём использование модулей, входящих в библиотеки в двух самых распространённых языках программирования: PascalABC и Python.
PascalABC
| Название (как вызвать) | Назначение |
| Uses crt | Позволяет открывать выполнение программы в новом окне |
| Uses GraphABC | Позволяет работать с графикой |
Python
| Название (как вызвать) | Назначение |
| import math | Подключает дополнительные возможности — использование математических функций: sqrt, abc, sin, cos и др. |
| from fractions import Fraction | Поддерживает работу с рациональными числами |
Байт-код
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 8 января 2023 года; проверки требуют 3 правки.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 8 января 2023 года; проверки требуют 3 правки.
- Код
- Транслятор
- Компилятор
- Время компиляции
- Среда выполнения
- Время выполнения
- AOT-компиляция
- JIT-компиляция
- Tracing JIT-компиляция
- Android Runtime (ART)
- BEAM
- Common Language Runtime (CLR) и Mono
- CPython и PyPy
- Crt0
- Java Virtual Machine (JVM)
- LuaJIT
- Objective-C и Swift
- V8 и Node.js
- Zend Engine
- GNU Compiler Collection (GCC)
- LLVM и Clang
Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы литературного русского языка.
Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Рувики.Байт-код (байтко́д; англ. bytecode , также иногда p-код, p-code от portable code ) — стандартное промежуточное представление, в которое может быть переведена компьютерная программа автоматическими средствами. По сравнению с исходным кодом, удобным для создания и чтения человеком, байт-код — это компактное представление программы, уже прошедшей синтаксический и семантический анализ. В нём в явном виде закодированы типы, области видимости и другие конструкции. С технической точки зрения байт-код представляет собой машинно-независимый код низкого уровня, генерируемый транслятором из исходного кода.
Многие современные языки программирования, особенно интерпретируемые, используют байт-код для облегчения и ускорения работы интерпретатора. Трансляция в байт-код является методом, промежуточным по эффективности между прямой интерпретацией и компиляцией в машинный код.
По форме байт-код похож на машинный код, но предназначен для исполнения не реальным процессором, а виртуальной машиной. В качестве виртуальной машины обычно выступает интерпретатор соответствующего языка программирования (иногда дополненный JIT- или AOT-компилятором). Спецификации байт-кода и исполняющих его виртуальных машин могут сильно различаться для разных языков: часто байт-код состоит из инструкций для стековой виртуальной машины [1] , однако могут использоваться и регистровые машины [2] [3] . Тем не менее, большинство инструкций байт-кода обычно эквивалентны одной или нескольким командам ассемблера.
Байт-код называется так, потому что длина каждого кода операции традиционно составляет один байт. Каждая инструкция обычно представляет собой однобайтовый код операции (от 0 до 255), за которым могут следовать различные параметры, например, номер регистра или адрес в памяти.
Исполнение [ править | править код ]
Программа на байт-коде обычно выполняется интерпретатором байт-кода. Преимущество байт-кода в большей эффективности и портируемости, то есть один и тот же байт-код может исполняться на разных архитектурах, для которых реализован интерпретатор. То же самое преимущество дают непосредственно интерпретируемые языки, однако, поскольку байт-код обычно менее абстрактен и более компактен, чем исходный код, эффективность интерпретации байт-кода обычно выше, чем чистая интерпретация исходного кода или интерпретация АСД. Кроме того, интерпретатор байт-кода зачастую проще интерпретатора исходного кода и его проще перенести (портировать) на другую аппаратную платформу.
В высокопроизводительных реализациях виртуальных машин может применяться комбинация интерпретатора и JIT-компилятора, который во время исполнения программы транслирует часто используемые фрагменты байт-кода в машинный код, применяя при этом различные оптимизации. Вместо JIT-компиляции может применяться AOT-компилятор, транслирующий байт-код в машинный код предварительно, до исполнения.
В то же время возможно создание процессоров, для которых данный байт-код является непосредственно машинным кодом (такие экспериментальные процессоры создавались, например, для языков Java и Форт).
История [ править | править код ]
Среди первых систем, использовавших байт-код, были O-code для BCPL (1960-е), Smalltalk (1976) [4] , SIL (System Implementation Language) для языка Snobol-4 (1967), p-код (p-code, 1970-е, при участии Никлауса Вирта) для переносимых компиляторов языка программирования Pascal [5] [6] [7] .
Варианты p-кода широко использовались в различных реализациях языка Pascal, например, в UCSD p-System (UCSD Pascal). [8]
Применение [ править | править код ]
К интерпретируемым языкам, использующим байт-код, относятся Perl, PHP (например Zend Engine), Ruby (начиная с версии 1.9), Python, Erlang и многие другие.
Широко распространённые платформы, использующие байт-код [9] :
- Байт-код Java (стековая виртуальная машина), исполняемый различными виртуальными машинами Java[10][11] . Платформа была создана компанией Sun для языка Java, но стала использоваться и для других языков; существуют десятки высокопроизводительных реализаций JVM, использующих JIT-компиляторы.
- Существуют варианты трансляции Java в байт-код регистровых машин, например, в виртуальной машине Dalvik (с JIT-компиляцией) или при AOT-компиляции в ART
Компилятор Clipper создает исполняемый файл, в который включен байт-код, транслированный из исходного текста программы, и виртуальная машина, исполняющая этот байт-код.
Программы на Java обычно компилируются в class-файлы, содержащие байт-код Java. Эти универсальные файлы передаются на различные целевые машины.
В ранних реализациях Visual Basic (до версии 6) использовался высокоуровневый Microsoft p-code [9]
Высокоуровневые p-коды и байт коды применялись в СУБД, некоторых реализациях Бейсика и Паскаля.
В стандарте открытых загрузчиков Open Firmware фирмы Sun Microsystems байт-код представляет операторы языка Форт.
Примеры [ править | править код ]
Python [ править | править код ]
>>> print("Hello, World!") Hello, World!
>>> import dis #импортируем модуль "dis" - Disassembler of Python byte code into mnemonics. >>> dis.dis('print("Hello, World!")') 1 0 LOAD_NAME 0 (print) 2 LOAD_CONST 0 ('Hello, World!') 4 CALL_FUNCTION 1 6 RETURN_VALUE
Java [ править | править код ]
outer: for (int i = 2; i 1000; i++) for (int j = 2; j i; j++) if (i % j == 0) continue outer; > System.out.println(i); >
0: iconst_2 1: istore_1 2: iload_1 3: sipush 1000 6: if_icmpge 44 9: iconst_2 10: istore_2 11: iload_2 12: iload_1 13: if_icmpge 31 16: iload_1 17: iload_2 18: irem 19: ifne 25 22: goto 38 25: iinc 2, 1 28: goto 11 31: getstatic #84; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 34: iload_1 35: invokevirtual #85; //Method java/io/PrintStream.println:(I)V 38: iinc 1, 1 41: goto 2 44: return
Критика [ править | править код ]
Традиционно байт-код проектируется в стиле стековых виртуальных машин, что упрощает генерацию из AST, позволяет использовать более простую и компактную кодировку байт-кода, упростить интерпретатор и уменьшить количество машинного кода, требуемого для исполнения одной инструкции байт-кода. С другой стороны, такие варианты байт-кода для заданной программы содержат большее количество инструкций, чем байт-коды регистровых виртуальных машин, из-за чего интерпретатор должен совершить больше непрямых переходов, для которых плохо работает предсказание переходов [3] . Байт-код для регистровых виртуальных машин имеет немного больший размер машинных кодов, однако количество инструкций по сравнению со стековым байт кодом примерно в два раза меньше, а интерпретатор — быстрее на десятки процентов [3] . Также байт-код стековых машин сложнее для проведения оптимизаций (выражения становятся неявными, связанные инструкции не сгруппированы, выражения распределены по нескольким базовым блокам) [12] и требует верификации корректности использования стека [13] .
Ошибки верификации байт-кода стековых машин приводили к появлению множества экстремально опасных уязвимостей, в частности десятков в виртуальной машине AVM2, используемой в Adobe Flash для исполнения скриптов ActionScript [14] [15] [16] и нескольких в ранних популярных системах исполнения Java (JVM) [17] [18]
В конце 2000-х — начале 2010-х авторы компиляторов V8 (для языка JavaScript, часто реализуемого через байт-код) [19] и Dart [20] усомнились в том, что промежуточные байткоды обязательны для быстрых и эффективных виртуальных машин. В этих проектах была реализована непосредственная JIT-компиляция (компиляция во время исполнения) из исходных кодов сразу в машинный код. [21]
Примечания [ править | править код ]
- ↑ Terence Parr. Language Implementation Patterns — Pragmatic Bookshelf, December 2009, ISBN 978-1-934356-45-6 Wayback Machine
- ↑ Terence Parr. Language Implementation Patterns — Pragmatic Bookshelf, December 2009, ISBN 978-1-934356-45-6 Wayback Machine
- ↑ 123Yunhe Shi, David Gregg, Andrew Beatty, M. Anton Ertl. Virtual Machine Showdown: Stack Versus Registers (англ.) // VEE ’05: Proceedings of the 1st ACM/USENIX international conference on Virtual execution environments. — Chicago, Illinois, USA: ACM, 2005. — P. 153 — 163 . — ISBN 1-59593-047-7 . — doi:10.1145/1064979.1065001.
- ↑(недоступная ссылка) // Mario Wolczko, Oracle 2012 слайд 7
- ↑Руслан Богатырев. Летопись языков ПаскальWayback Machine, Мир ПК, № 04/2001
- ↑Компиляторы: принципы, технологии и инструментарийWayback Machine — Вильямс, ISBN 9785845901897, стр 517 «12.2 Компиляторы Pascal»
- ↑THE UCSD P-SYSTEM MUSEUMWayback Machine, 2004
- ↑ 12Wayback Machine, David Chappell, David Wayne Chappell, 2002, ISBN 9780201741629 page 92
- ↑ 12Wayback Machine / Dr. Dobb’s Journal February 2001
- ↑Wayback Machine 1996
- ↑Алан Джок.(неопр.) . «Computerworld Россия», № 06, 2001. Дата обращения: 18 мая 2015.Архивировано 28 октября 2010 года.
- ↑Ando Saabas, Tarmo Uustalu.Вып. 190.1 . — С. 103-119. . — doi:Архивировано 26 мая 2016 года. : «virtual stack or virtual register VMs can be executed more efficiently using an interpreter. Virtual register machines can be an attractive alternative to stack architectures because they allow the number of executed VM instructions to be substantially reduced.»
- ↑ Gerwin Klein and Martin Wildmoser, Verified Bytecode SubroutinesWayback Machine // Journal of Automated Reasoning 30.3-4 (2003): 363—398. «Bytecode verification is a static check for bytecode safety. Its purpose is to ensure that the JVM only executes safe code: no operand stack over- or underflows, no ill-formed instructions, no type errors»
- ↑ Mark Dowd (X-Force Researcher IBM Internet Security Systems), (недоступная ссылка), IBM 2008 «if there was a way to execute AS3 instructions that had never been verified, it would be quite dangerous. Unverified instructions would be able to manipulate the native runtime stack … The attack works by manipulating a data structure used by the AVM2 verifier such that it doesn’t correctly verify the ActionScript instructions for a given method»
- ↑ Haifei Li, ↑ Haifei Li (Microsoft), Архивная копия от 21 ноября 2014 на Wayback Machine // REcon 2012, Montreal «Most Flash vulnerabilities are ActionScript-related … Faults on verification cause highly-dangerous JIT type confusion vulnerabilities. • highly-dangerous means perfect exploitation: bypassing ASLR+DEP, with %100 reliability, no heapSpray, no JITSpray. • JIT type confusion bugs are due to faults in the verification of AVM!»
- ↑ The last stage of delirium research group, Wayback Machine, BlackHat 2002: «The flaw stemmed from the fact that Bytecode Verifier did not properly perform the bytecode flow analysis»
- ↑↑(неопр.) . Google. Дата обращения: 18 мая 2015.↑Loitsch, Florian(неопр.) Google. Дата обращения: 18 мая 2015.Архивировано 12 мая 2013 года.
- ↑Dr. Axel Rauschmayer.JavaScript myth: JavaScript needs a standard bytecode (англ.) . Дата обращения: 18 мая 2015.Источник — https://ru.ruwiki.ru/w/index.php?title=Байт-код&oldid=1175352888
- Страницы, использующие устаревший тег source
- Рувики:Статьи с нерабочими ссылками
- Рувики:Cite web (не указан язык)
- Рувики:Стилистически некорректные статьи
- Рувики:Статьи с шаблонами недостатков по алфавиту
- Компилятор